JPH11346022A - 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 - Google Patents
偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法Info
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- JPH11346022A JPH11346022A JP10165999A JP16599998A JPH11346022A JP H11346022 A JPH11346022 A JP H11346022A JP 10165999 A JP10165999 A JP 10165999A JP 16599998 A JP16599998 A JP 16599998A JP H11346022 A JPH11346022 A JP H11346022A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】偏波変調にともなう波長シフトを抑えて変調時
のスペクトル線幅を低減した偏波変調半導体レーザの駆
動方法である。 【解決手段】２つ以上の複数の電極２０８、２０９を有
する偏波変調レーザ１０８を、偏波面の異なる２つの偏
波モード間でスイッチさせて駆動する。複数の電極の内
の一部の電極２０８に主たる変調信号電流Ｉm＋△Ｉmを
注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくとも一部
の電極２０９に、主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流Ｉs＋△Ｉsを注入する。
のスペクトル線幅を低減した偏波変調半導体レーザの駆
動方法である。 【解決手段】２つ以上の複数の電極２０８、２０９を有
する偏波変調レーザ１０８を、偏波面の異なる２つの偏
波モード間でスイッチさせて駆動する。複数の電極の内
の一部の電極２０８に主たる変調信号電流Ｉm＋△Ｉmを
注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくとも一部
の電極２０９に、主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流Ｉs＋△Ｉsを注入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力光の偏波状態
を切り替えることのできる偏波変調半導体レーザの高密
度波長多重伝送などに適した駆動方法、駆動装置等に関
する。
を切り替えることのできる偏波変調半導体レーザの高密
度波長多重伝送などに適した駆動方法、駆動装置等に関
する。
【０００２】
【従来の技術】偏波スイッチング可能な動的単一モード
（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ）半導体レ
ーザとして、特開平７−１６２０８８号公報に、小振幅
のデジタル信号を注入電流に重畳した変調電流の注入で
デジタル偏波変調をする素子構造が提案されている。
（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ）半導体レ
ーザとして、特開平７−１６２０８８号公報に、小振幅
のデジタル信号を注入電流に重畳した変調電流の注入で
デジタル偏波変調をする素子構造が提案されている。
【０００３】これは、回折格子からなる分布反射器を半
導体レーザ共振器の内部に導入し、その波長選択性を利
用する構造の分布帰還型（ＤＦＢ）レーザを用いたもの
であった。発振波長近傍の波長のＴＥモード、ＴＭモー
ドの両方の光に対して、発振しきい値程度の電流注入下
での利得をおおよそ同程度のものとするために、このＤ
ＦＢレーザでは、活性層の量子井戸に歪を導入したり、
あるいはブラッグ波長（ＴＥモードに対するもの）を利
得スペクトルのピークよりも短波長側に設定している
（ＴＭモードに対するブラッグ波長、利得スペクトルの
ピークはＴＥモードに対するブラッグ波長、利得スペク
トルのピークより若干短波長側にあるので、この様に設
定すると両モードに対する利得をおおよそ同程度とでき
る）。ＤＦＢレーザは、複数の電極を持つ構成とし、こ
れらの複数の電極に対して不均一に電流注入を行うもの
であった。そして、このＤＦＢレーザでは、不均一注入
によって共振器の等価屈折率を不均一に変化させること
で、ＴＥモードとＴＭモードのうちで、位相整合条件を
満たして最低のしきい値利得となる波長と偏波モードで
発振する構成になっている。ここで、不均一注入のバラ
ンスをわずかに変えることで両モード間の位相条件の競
合関係が変化して、発振波長と偏波モードを変えること
ができる。
導体レーザ共振器の内部に導入し、その波長選択性を利
用する構造の分布帰還型（ＤＦＢ）レーザを用いたもの
であった。発振波長近傍の波長のＴＥモード、ＴＭモー
ドの両方の光に対して、発振しきい値程度の電流注入下
での利得をおおよそ同程度のものとするために、このＤ
ＦＢレーザでは、活性層の量子井戸に歪を導入したり、
あるいはブラッグ波長（ＴＥモードに対するもの）を利
得スペクトルのピークよりも短波長側に設定している
（ＴＭモードに対するブラッグ波長、利得スペクトルの
ピークはＴＥモードに対するブラッグ波長、利得スペク
トルのピークより若干短波長側にあるので、この様に設
定すると両モードに対する利得をおおよそ同程度とでき
る）。ＤＦＢレーザは、複数の電極を持つ構成とし、こ
れらの複数の電極に対して不均一に電流注入を行うもの
であった。そして、このＤＦＢレーザでは、不均一注入
によって共振器の等価屈折率を不均一に変化させること
で、ＴＥモードとＴＭモードのうちで、位相整合条件を
満たして最低のしきい値利得となる波長と偏波モードで
発振する構成になっている。ここで、不均一注入のバラ
ンスをわずかに変えることで両モード間の位相条件の競
合関係が変化して、発振波長と偏波モードを変えること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】上記偏波変調レー
ザを微小な振幅のデジタル信号で変調した時の光スペク
トルを図１１に示す。振幅２ｍＡ、３００Ｍｂ／ｓの変
調信号を印加したときのＴＭ光出力（偏波変調させてお
いて偏光子などでＴＭ光を選択する）の外部レーザとの
ヘテロダインビートスペクトルが実線で示してある。比
較のために、同一の素子で変調信号のバイアス点をずら
して動作を偏波スイッチングポイントから外し同一モー
ドのＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調状態とした
ときのスペクトルを破線で示している。ＦＳＫスペクト
ルの短波長側のピークｐ１が対応する偏波スイッチング
時のスペクトルの部分ｐ２では１０ｄＢ以上抑圧されて
いることが分かる。しかし、この短波長側のピークｐ２
を避けて波長多重を行うためには、チャネル間の波長間
隔を広げる必要があり、波長の利用効率を低下させるも
のである。
ザを微小な振幅のデジタル信号で変調した時の光スペク
トルを図１１に示す。振幅２ｍＡ、３００Ｍｂ／ｓの変
調信号を印加したときのＴＭ光出力（偏波変調させてお
いて偏光子などでＴＭ光を選択する）の外部レーザとの
ヘテロダインビートスペクトルが実線で示してある。比
較のために、同一の素子で変調信号のバイアス点をずら
して動作を偏波スイッチングポイントから外し同一モー
ドのＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調状態とした
ときのスペクトルを破線で示している。ＦＳＫスペクト
ルの短波長側のピークｐ１が対応する偏波スイッチング
時のスペクトルの部分ｐ２では１０ｄＢ以上抑圧されて
いることが分かる。しかし、この短波長側のピークｐ２
を避けて波長多重を行うためには、チャネル間の波長間
隔を広げる必要があり、波長の利用効率を低下させるも
のである。
【０００５】従って、本発明の目的は、偏波変調にとも
なう波長シフトを抑えて変調時のスペクトル線幅を低減
する偏波変調レーザの駆動方法、駆動装置等を提供する
ことである。
なう波長シフトを抑えて変調時のスペクトル線幅を低減
する偏波変調レーザの駆動方法、駆動装置等を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するための本発明の偏波変調半導体レーザの駆動方法
ないし装置は、２つ以上の複数の電極を有する分布帰還
半導体レーザなどの偏波変調レーザを、偏波面の異なる
２つの偏波モード間でスイッチさせて駆動する半導体レ
ーザの駆動方法ないし装置であって、前記複数の電極の
内の一部の電極に主たる変調信号電流を注入すると同時
に、残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に、該主
たる変調信号に対して反転あるいは非反転の副たる変調
電流を注入することを特徴とする。
成するための本発明の偏波変調半導体レーザの駆動方法
ないし装置は、２つ以上の複数の電極を有する分布帰還
半導体レーザなどの偏波変調レーザを、偏波面の異なる
２つの偏波モード間でスイッチさせて駆動する半導体レ
ーザの駆動方法ないし装置であって、前記複数の電極の
内の一部の電極に主たる変調信号電流を注入すると同時
に、残りの電極のうちの少なくとも一部の電極に、該主
たる変調信号に対して反転あるいは非反転の副たる変調
電流を注入することを特徴とする。
【０００７】主たる変調電流によって生じる発振波長の
変動を、副たる変調電流の注入によって生じる発振波長
の変動によって抑圧し、変調時のスペクトル線幅を低減
しながら偏波のスイッチングを起こさせるものである。
変動を、副たる変調電流の注入によって生じる発振波長
の変動によって抑圧し、変調時のスペクトル線幅を低減
しながら偏波のスイッチングを起こさせるものである。
【０００８】副たる変調電流の注入によって発振波長の
変動を抑圧することについて、以下に述べる。変調電流
によって生じる発振波長の変動は、通常ＦＳＫ変調とし
て利用されているものである。図３（ａ）に主たる変調
電流のみを印加し、副たる変調電流を注入しない場合の
ＦＳＫ変調時の光スペクトルを示す。偏波変調のバイア
ス点から外れて偏波の切り替えの起こっていない状態で
の図である。短波長側のピークが非反転信号ＤＡＴＡの
１に対応し、長波長側のピークが信号ＤＡＴＡの０に対
応している。
変動を抑圧することについて、以下に述べる。変調電流
によって生じる発振波長の変動は、通常ＦＳＫ変調とし
て利用されているものである。図３（ａ）に主たる変調
電流のみを印加し、副たる変調電流を注入しない場合の
ＦＳＫ変調時の光スペクトルを示す。偏波変調のバイア
ス点から外れて偏波の切り替えの起こっていない状態で
の図である。短波長側のピークが非反転信号ＤＡＴＡの
１に対応し、長波長側のピークが信号ＤＡＴＡの０に対
応している。
【０００９】図３（ｂ）に、副たる変調電流として反転
信号ＤＡＴＡ＊だけを印加し、主たる変調信号を印加し
ない場合の光スペクトルを示す。長波長側のピークが反
転信号ＤＡＴＡ＊の１（すなわち非反転信号ＤＡＴＡの
０）に対応し、短波長側のピークが反転信号ＤＡＴＡ＊
の０に対応している。ここで主変調電流と副変調電流を
印加した場合、図３（ｃ）に示す様に２つのピークが重
なった状態となり、もはやＦＳＫ信号として受信するこ
とはできない。このとき、この光信号の占有する波長帯
域は同程度の信号で変調したＦＳＫ信号の１／２程度ま
で低減している。
信号ＤＡＴＡ＊だけを印加し、主たる変調信号を印加し
ない場合の光スペクトルを示す。長波長側のピークが反
転信号ＤＡＴＡ＊の１（すなわち非反転信号ＤＡＴＡの
０）に対応し、短波長側のピークが反転信号ＤＡＴＡ＊
の０に対応している。ここで主変調電流と副変調電流を
印加した場合、図３（ｃ）に示す様に２つのピークが重
なった状態となり、もはやＦＳＫ信号として受信するこ
とはできない。このとき、この光信号の占有する波長帯
域は同程度の信号で変調したＦＳＫ信号の１／２程度ま
で低減している。
【００１０】以上の説明は、偏波のスイッチングするバ
イアス点を用いない場合のものであったが、ＤＣバイア
スを変化させて偏波がスイッチングするバイアス点に設
定した場合には、主変調電流と副変調電流を印加したと
きに、およそ図３（ｃ）の光スペクトルを維持したまま
の偏波スイッチングが得られる。
イアス点を用いない場合のものであったが、ＤＣバイア
スを変化させて偏波がスイッチングするバイアス点に設
定した場合には、主変調電流と副変調電流を印加したと
きに、およそ図３（ｃ）の光スペクトルを維持したまま
の偏波スイッチングが得られる。
【００１１】素子の特性によっては（詳細は後述す
る）、副たる変調信号として非反転信号を用いたときに
短波長側がＤＡＴＡの０となる図３（ｂ）の特性が得ら
れる場合もある。
る）、副たる変調信号として非反転信号を用いたときに
短波長側がＤＡＴＡの０となる図３（ｂ）の特性が得ら
れる場合もある。
【００１２】より具体的には、以下の様な形態が可能で
ある。第１には、主たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスＩm下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注入する電極の
直流バイアスＩs下での電流増加に対するレーザ発振波
長の変化率∂λ／∂Ｉsとが同符号のときに、副たる変
調信号として反転信号を用いたことを特徴とする。この
様に同符号のときは、主と副たる変調信号として互いに
反転した信号を用いることで、異なる領域でのレーザ発
振波長の変化に対する傾向が互いに相殺し合って、狭い
光スペクトルを維持したままの偏波スイッチングを得ら
れることになる。
ある。第１には、主たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスＩm下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注入する電極の
直流バイアスＩs下での電流増加に対するレーザ発振波
長の変化率∂λ／∂Ｉsとが同符号のときに、副たる変
調信号として反転信号を用いたことを特徴とする。この
様に同符号のときは、主と副たる変調信号として互いに
反転した信号を用いることで、異なる領域でのレーザ発
振波長の変化に対する傾向が互いに相殺し合って、狭い
光スペクトルを維持したままの偏波スイッチングを得ら
れることになる。
【００１３】また、第２には、主たる変調信号を注入す
る電極の直流バイアスＩm下での電流増加に対するレー
ザ発振波長の変化率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注
入する電極の直流バイアスＩs下での電流増加に対する
レーザ発振波長の変化率∂λ／∂Ｉsとが異符号のとき
に、副たる変調信号として非反転信号を用いたことを特
徴とする。この様に異符号のときは、主と副たる変調信
号として互いに非反転の信号を用いることで、同じく、
異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向が互
いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。
る電極の直流バイアスＩm下での電流増加に対するレー
ザ発振波長の変化率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注
入する電極の直流バイアスＩs下での電流増加に対する
レーザ発振波長の変化率∂λ／∂Ｉsとが異符号のとき
に、副たる変調信号として非反転信号を用いたことを特
徴とする。この様に異符号のときは、主と副たる変調信
号として互いに非反転の信号を用いることで、同じく、
異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向が互
いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。
【００１４】これらの形態により、変調時の波長シフト
をより効果的に低減する偏波変調レーザの駆動方法、駆
動装置が得られる。
をより効果的に低減する偏波変調レーザの駆動方法、駆
動装置が得られる。
【００１５】レーザ発振波長の注入電流依存性は、Ｉm
とＩsそれぞれの値を直交座標軸として図４ないし図６
に示した様な等波長線図で表される。図４に示す様にＩ
mとＩsのいずれに対しても電流の増加とともに波長が長
波長シフトする様なバイアス点では、副たる変調信号と
して反転信号を用いることで図３（ｂ）の符号の反転し
たＦＳＫスペクトルが得られる。―方、図６に示す様
に、Ｉmに対して電流の増加とともに長波長シフト、Ｉs
に対して電流の増加とともに短波長シフトとなるバイア
ス点では、副たる変調信号として非反転信号を用いて図
３（ｂ）の様な主変調信号に対して符号の反転したＦＳ
Ｋスペクトルが得られるのである。従って、上記の様
に、異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向
が互いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したま
まの偏波スイッチングを得られることになる。
とＩsそれぞれの値を直交座標軸として図４ないし図６
に示した様な等波長線図で表される。図４に示す様にＩ
mとＩsのいずれに対しても電流の増加とともに波長が長
波長シフトする様なバイアス点では、副たる変調信号と
して反転信号を用いることで図３（ｂ）の符号の反転し
たＦＳＫスペクトルが得られる。―方、図６に示す様
に、Ｉmに対して電流の増加とともに長波長シフト、Ｉs
に対して電流の増加とともに短波長シフトとなるバイア
ス点では、副たる変調信号として非反転信号を用いて図
３（ｂ）の様な主変調信号に対して符号の反転したＦＳ
Ｋスペクトルが得られるのである。従って、上記の様
に、異なる領域でのレーザ発振波長の変化に対する傾向
が互いに相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したま
まの偏波スイッチングを得られることになる。
【００１６】更には、主たる変調信号の振幅ΔＩmainと
副たる変調信号の振幅ΔＩsubの間に ΔＩsub＝ΔＩmain×｜∂λ／∂Ｉm｜／｜∂λ／∂Ｉs
｜（｜｜は絶対値記号） なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする。この様にすれば、異なる領域でのレーザ
発振波長の変化の程度が同程度で方向が逆方向となり両
者が相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。すなわち、信
号の０，１に対応する２つのバイアス状態（Ｉm，Ｉs）
と（Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs）とが同じ等波長線（外挿
した部分を含む）の上にのることで、偏波変調に付随す
るＦＳＫ変調成分を抑圧するものである。これにより、
上記駆動方法、駆動装置の最適な調整の方法を実現でき
る。
副たる変調信号の振幅ΔＩsubの間に ΔＩsub＝ΔＩmain×｜∂λ／∂Ｉm｜／｜∂λ／∂Ｉs
｜（｜｜は絶対値記号） なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする。この様にすれば、異なる領域でのレーザ
発振波長の変化の程度が同程度で方向が逆方向となり両
者が相殺し合って、狭い光スペクトルを維持したままの
偏波スイッチングを得られることになる。すなわち、信
号の０，１に対応する２つのバイアス状態（Ｉm，Ｉs）
と（Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs）とが同じ等波長線（外挿
した部分を含む）の上にのることで、偏波変調に付随す
るＦＳＫ変調成分を抑圧するものである。これにより、
上記駆動方法、駆動装置の最適な調整の方法を実現でき
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】第１の実施例 本発明による第１の実施例を説明する。図２は、本実施
例で用いる半導体ＤＦＢレーザの共振器方向の断面図
で、２０１は基板となるｎ−ＩｎＰ、２０２はｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、２０３は０．１μｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ
下部光ガイド層（バンドギャップ波長１．１７μｍ）、
２０４は井戸層が１３ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓ（０．６％
伸張歪）、障壁層が１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（バン
ドギャップ波長１．１７μｍ）からなる歪３重量子井戸
活性層、２０５は０．１５μｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ上部
光ガイド層（バンドギャップ波長１．１７μｍ）であ
り、上部光ガイド層２０５には周期的ストライプないし
回折格子ｇ（ピッチ２４１ｎｍ）を形成した後、ｐ−Ｉ
ｎＰ上部クラッド層２０６で埋め込み、平坦化してい
る。更に、２０７はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２
０８、２０９はｐ−電極であるＣｒ／Ａｕ層、２１０は
基板側電極であるＡｕＧｅ／Ａｕ層である。ｐ側電極お
よびｐ−ＩｎＧａＡｓ層２０７を除去した分離部２１１
によって２つのｐ−電極２０８、２０９は電気的に分離
している。導波路の横方向のキャリアと光の閉じ込め
は、リッジ型導波路を形成して行っている。各電極長は
３９０μｍで、２つの領域から成る２電極素子の全素子
長は８００μｍである。
例で用いる半導体ＤＦＢレーザの共振器方向の断面図
で、２０１は基板となるｎ−ＩｎＰ、２０２はｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、２０３は０．１μｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ
下部光ガイド層（バンドギャップ波長１．１７μｍ）、
２０４は井戸層が１３ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓ（０．６％
伸張歪）、障壁層が１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（バン
ドギャップ波長１．１７μｍ）からなる歪３重量子井戸
活性層、２０５は０．１５μｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ上部
光ガイド層（バンドギャップ波長１．１７μｍ）であ
り、上部光ガイド層２０５には周期的ストライプないし
回折格子ｇ（ピッチ２４１ｎｍ）を形成した後、ｐ−Ｉ
ｎＰ上部クラッド層２０６で埋め込み、平坦化してい
る。更に、２０７はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２
０８、２０９はｐ−電極であるＣｒ／Ａｕ層、２１０は
基板側電極であるＡｕＧｅ／Ａｕ層である。ｐ側電極お
よびｐ−ＩｎＧａＡｓ層２０７を除去した分離部２１１
によって２つのｐ−電極２０８、２０９は電気的に分離
している。導波路の横方向のキャリアと光の閉じ込め
は、リッジ型導波路を形成して行っている。各電極長は
３９０μｍで、２つの領域から成る２電極素子の全素子
長は８００μｍである。
【００１８】上記０．６％歪で井戸幅１３ｎｍの量子井
戸活性層２０４は、井戸内の重い正孔のエネルギー準位
と軽い正孔のエネルギー準位が概ね等しいために、ＴＭ
モードの光に対する利得がＴＥモードの光に対する利得
と近くなっていて、安定して偏波スイッチング現象の見
られる活性層構成となっている。外形的には図２のレー
ザは左右対称的になっているが、実際には構造（例え
ば、端面など）は２つの領域で微妙に異なり、動作につ
いては個々のデバイスで調整する必要がある。
戸活性層２０４は、井戸内の重い正孔のエネルギー準位
と軽い正孔のエネルギー準位が概ね等しいために、ＴＭ
モードの光に対する利得がＴＥモードの光に対する利得
と近くなっていて、安定して偏波スイッチング現象の見
られる活性層構成となっている。外形的には図２のレー
ザは左右対称的になっているが、実際には構造（例え
ば、端面など）は２つの領域で微妙に異なり、動作につ
いては個々のデバイスで調整する必要がある。
【００１９】動作について説明すると、２つの領域への
不均一注入時には偏波スイッチングが起こり、回折格子
ピッチ２４１ｍに対応した１５５６ｎｍのＴＭモード光
と１５５９ｎｍのＴＥモード光の間でのスイッチングと
なっている。例えば、電極２０８にＤＣバイアス７０ｍ
Ａ、電極２０９にＤＣバイアス２８ｍＡを印加した状態
で、電極２０８に振幅３ｍＡのデジタル信号を重畳する
と、すでに述べた様にＴＥ／ＴＭのスイッチングが起き
た。
不均一注入時には偏波スイッチングが起こり、回折格子
ピッチ２４１ｍに対応した１５５６ｎｍのＴＭモード光
と１５５９ｎｍのＴＥモード光の間でのスイッチングと
なっている。例えば、電極２０８にＤＣバイアス７０ｍ
Ａ、電極２０９にＤＣバイアス２８ｍＡを印加した状態
で、電極２０８に振幅３ｍＡのデジタル信号を重畳する
と、すでに述べた様にＴＥ／ＴＭのスイッチングが起き
た。
【００２０】図１の様な装置構成によって、電極２０８
に主たる変調電流ΔＩmを流し、電極２０９に補助的な
変調電流ΔＩsを流した。変調信号源１０１からの信号
をパワーデバイダ１０２によって２つに分け、１つは、
減衰器１１１を介して、低域カットオフ周波数１ｋＨｚ
のバイアスＴ１０３によってＤＣ電源１０４の直流電流
Ｉmと重畳させ、駆動電流Ｉm＋△Ｉmとする。パワーデ
バイダのもう１つの出力は、利得１．０、カットオフ周
波数１０ＧＨｚの反転広帯域ビデオバッファ１０５を通
した後に、減衰器１１２を介して、低域カットオフ周波
数１ｋＨｚのバイアスＴ１０６によってＤＣ電源１０７
の直流電流Ｉsと重畳させ、Ｉs＋△Ｉsとする。これら
の非反転信号および反転信号をレーザ１０８の２つの電
極２０８、２０９に印加し、変調信号に応じたＴＥ／Ｔ
Ｍ偏波の切り替えを行った。
に主たる変調電流ΔＩmを流し、電極２０９に補助的な
変調電流ΔＩsを流した。変調信号源１０１からの信号
をパワーデバイダ１０２によって２つに分け、１つは、
減衰器１１１を介して、低域カットオフ周波数１ｋＨｚ
のバイアスＴ１０３によってＤＣ電源１０４の直流電流
Ｉmと重畳させ、駆動電流Ｉm＋△Ｉmとする。パワーデ
バイダのもう１つの出力は、利得１．０、カットオフ周
波数１０ＧＨｚの反転広帯域ビデオバッファ１０５を通
した後に、減衰器１１２を介して、低域カットオフ周波
数１ｋＨｚのバイアスＴ１０６によってＤＣ電源１０７
の直流電流Ｉsと重畳させ、Ｉs＋△Ｉsとする。これら
の非反転信号および反転信号をレーザ１０８の２つの電
極２０８、２０９に印加し、変調信号に応じたＴＥ／Ｔ
Ｍ偏波の切り替えを行った。
【００２１】本実施例では、片側電極に対する変調と比
較して、短波長側でＯＦＦとなっている側での光強度
（図１１のｐ２参照）が低減して、特に高密度波長多重
通信用光源として好ましい低チャープの光源となる。
較して、短波長側でＯＦＦとなっている側での光強度
（図１１のｐ２参照）が低減して、特に高密度波長多重
通信用光源として好ましい低チャープの光源となる。
【００２２】本実施例においては、反転信号と非反転信
号の強度比は１：１としたが、低チャープとするために
好適な信号強度比については、素子、バイアス点ごとに
異なっており、以下の指針に従って設定するのが好まし
い。こうすれば、図から分かるように、偏波面スイッチ
ングに伴う波長シフトを小さくできる。
号の強度比は１：１としたが、低チャープとするために
好適な信号強度比については、素子、バイアス点ごとに
異なっており、以下の指針に従って設定するのが好まし
い。こうすれば、図から分かるように、偏波面スイッチ
ングに伴う波長シフトを小さくできる。
【００２３】図４に、素子温度一定の条件下での本実施
例の素子の２つの電極のＤＣバイアスに対するレーザ発
振波長を示す（上記スイッチング点近傍である）。デジ
タル変調信号のマークに相当する（Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋
△Ｉs）と、スペースに相当する（Ｉm，Ｉs）とを結ぶ
直線が、図４の等波長線を異なる偏波モードの領域まで
外挿したものと平行になる様に上記信号強度比を設定す
るのがよい。
例の素子の２つの電極のＤＣバイアスに対するレーザ発
振波長を示す（上記スイッチング点近傍である）。デジ
タル変調信号のマークに相当する（Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋
△Ｉs）と、スペースに相当する（Ｉm，Ｉs）とを結ぶ
直線が、図４の等波長線を異なる偏波モードの領域まで
外挿したものと平行になる様に上記信号強度比を設定す
るのがよい。
【００２４】ここで、上記図４の波長チューニング特性
はＤＣでのものである。ＤＣから１ＭＨｚ以下での電流
注入による波長シフトは熱によって屈折率を大きくする
効果が主に効き、一方、１ＭＨｚ以上の変調時の波長シ
フトは注入キャリアによって屈折率を小さくする効果が
主に効くことが知られている。しかし、この変調周波数
依存性は２つのバイアス信号について共通に作用するの
で（すなわち、高速変調時では注入キャリアを増やせば
屈折率が小さくなり、注入キャリアを減らせば屈折率が
大きくなる現象は２つのバイアス信号について共通であ
ると共に、高速変調時と低速変調時とは注入キャリアの
屈折率に対する効果が逆になる点が異なるのみであるの
で）、ＤＣでの特性に基づいて数Ｍｂ／ｓ以上の高速変
調信号の振幅比を上記の様に設定することが有効であ
る。
はＤＣでのものである。ＤＣから１ＭＨｚ以下での電流
注入による波長シフトは熱によって屈折率を大きくする
効果が主に効き、一方、１ＭＨｚ以上の変調時の波長シ
フトは注入キャリアによって屈折率を小さくする効果が
主に効くことが知られている。しかし、この変調周波数
依存性は２つのバイアス信号について共通に作用するの
で（すなわち、高速変調時では注入キャリアを増やせば
屈折率が小さくなり、注入キャリアを減らせば屈折率が
大きくなる現象は２つのバイアス信号について共通であ
ると共に、高速変調時と低速変調時とは注入キャリアの
屈折率に対する効果が逆になる点が異なるのみであるの
で）、ＤＣでの特性に基づいて数Ｍｂ／ｓ以上の高速変
調信号の振幅比を上記の様に設定することが有効であ
る。
【００２５】この様にして、等波長線に概略平行な２点
間でのスイッチングとすることができ、スイッチングに
伴う波長シフトの影響を低減できる。
間でのスイッチングとすることができ、スイッチングに
伴う波長シフトの影響を低減できる。
【００２６】第２の実施例 第１の実施例では、２つのＤＣバイアスＩm、Ｉsのいず
れを増加させても、波長が長波長シフトするという一般
的な場合について説明したが、このことは２電極ＤＦＢ
構造の偏波変調レーザにおいて必ず実現されているもの
ではなく、極端な不均一条件のもとでは、一方のバイア
スの増加に対して長波長シフト、もう一方のバイアスの
増加に対して短波長シフトする場合もある。第２の実施
例として、この様な場合の変調方法を説明する。
れを増加させても、波長が長波長シフトするという一般
的な場合について説明したが、このことは２電極ＤＦＢ
構造の偏波変調レーザにおいて必ず実現されているもの
ではなく、極端な不均一条件のもとでは、一方のバイア
スの増加に対して長波長シフト、もう一方のバイアスの
増加に対して短波長シフトする場合もある。第２の実施
例として、この様な場合の変調方法を説明する。
【００２７】基本的な素子構造は第１の実施例と同様で
あるが、別の素子においてバイアス点としてＩmが７０
ｍＡ、Ｉsが１０ｍＡというところを選定したところ、
このバイアス点近傍で、図６に示す様に、ＴＥ、ＴＭい
ずれのモードについてもＩmの増大につれて長波長シフ
ト、Ｉsの増大につれて短波長シフトするという波長可
変特性が得られた。
あるが、別の素子においてバイアス点としてＩmが７０
ｍＡ、Ｉsが１０ｍＡというところを選定したところ、
このバイアス点近傍で、図６に示す様に、ＴＥ、ＴＭい
ずれのモードについてもＩmの増大につれて長波長シフ
ト、Ｉsの増大につれて短波長シフトするという波長可
変特性が得られた。
【００２８】この様な素子に対しては、図５に示す様
に、電極５０８に主たる変調電流△Ｉmを流し、電極５
０９に補助的な変調電流△Ｉsを流した。変調信号源５
０１からの信号をパワーデバイダ５０２によって２つに
分け、いずれも、減衰器５１１、５１２を介して、低域
カットオフ周波数１ｋＨｚのバイアスＴ５０３、５０６
によってＤＣ電源５０４、５０７の直流電流Ｉm、Ｉsと
重畳させ、駆動電流Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs（この場
合、△Ｉm，△Ｉsともに同符号）とした。そして、副た
る変調電流△Ｉsの振幅は、主たる変調電流△Ｉm，の振
幅の２倍とした。こうして、レーザ５１５の２つの電極
５０８、５０９の両方に非反転信号を印加し、変調信号
に応じたＴＥ／ＴＭ偏波の切り替えを行った。
に、電極５０８に主たる変調電流△Ｉmを流し、電極５
０９に補助的な変調電流△Ｉsを流した。変調信号源５
０１からの信号をパワーデバイダ５０２によって２つに
分け、いずれも、減衰器５１１、５１２を介して、低域
カットオフ周波数１ｋＨｚのバイアスＴ５０３、５０６
によってＤＣ電源５０４、５０７の直流電流Ｉm、Ｉsと
重畳させ、駆動電流Ｉm＋△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs（この場
合、△Ｉm，△Ｉsともに同符号）とした。そして、副た
る変調電流△Ｉsの振幅は、主たる変調電流△Ｉm，の振
幅の２倍とした。こうして、レーザ５１５の２つの電極
５０８、５０９の両方に非反転信号を印加し、変調信号
に応じたＴＥ／ＴＭ偏波の切り替えを行った。
【００２９】本実施例においても、マークの点（Ｉm＋
△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs）と、スペースの点（Ｉm，Ｉs）と
を結ぶ直線が等波長線（この場合は、ＴＭモード領域の
もの）とほぼ平行である様に変調信号の振幅比を設定す
ることが好ましい（この為に、図６から分かるように、
△Ｉsの振幅／△Ｉm，の振幅＝２とした）。この場合、
ＴＥ／ＴＭ偏波の切り替え光に対して、線幅がより狭く
て安定しているＴＭモードを信号として選択するのがよ
い。
△Ｉm，Ｉs＋△Ｉs）と、スペースの点（Ｉm，Ｉs）と
を結ぶ直線が等波長線（この場合は、ＴＭモード領域の
もの）とほぼ平行である様に変調信号の振幅比を設定す
ることが好ましい（この為に、図６から分かるように、
△Ｉsの振幅／△Ｉm，の振幅＝２とした）。この場合、
ＴＥ／ＴＭ偏波の切り替え光に対して、線幅がより狭く
て安定しているＴＭモードを信号として選択するのがよ
い。
【００３０】第３の実施例 本発明による光通信用光源の駆動方法を用いて、光伝送
を行なった実施例を図７にそって説明する。
を行なった実施例を図７にそって説明する。
【００３１】７０１は、本発明の駆動方法によって信号
伝送を行なう光通信用光源である。本発明の偏波変調で
は通常の直接強度変調で問題になる様なチャーピングが
非常に小さいので、この光源装置を用いた場合、波長の
利用効率の高い波長多重が可能である。
伝送を行なう光通信用光源である。本発明の偏波変調で
は通常の直接強度変調で問題になる様なチャーピングが
非常に小さいので、この光源装置を用いた場合、波長の
利用効率の高い波長多重が可能である。
【００３２】偏波変調されたこの光源７０１から出射さ
れた光を、偏光子７０５を介してシングルモードファイ
バ７０２に結合させ伝送する。偏光子７０５は、光源の
ＴＭモード光のみを透過させる。光ファイバ７０２を伝
送した信号光は、受信装置において、光フィルタ７０３
によって所望の波長の光を選択分波され、光検出器７０
４によってアナログ信号が復調される。ここでフィルタ
としてはチューナブルファイバファブリペロフィルタを
用いた。
れた光を、偏光子７０５を介してシングルモードファイ
バ７０２に結合させ伝送する。偏光子７０５は、光源の
ＴＭモード光のみを透過させる。光ファイバ７０２を伝
送した信号光は、受信装置において、光フィルタ７０３
によって所望の波長の光を選択分波され、光検出器７０
４によってアナログ信号が復調される。ここでフィルタ
としてはチューナブルファイバファブリペロフィルタを
用いた。
【００３３】ここでは、光源と受信装置を１つずつしか
記載していないが、光カプラなどで幾つかの光源あるい
は受信装置をつなげて伝送してもよい。
記載していないが、光カプラなどで幾つかの光源あるい
は受信装置をつなげて伝送してもよい。
【００３４】第４の実施例 図８に、本発明による半導体レーザを波長多重光ＬＡＮ
システムに応用する場合の各端末に接続される光−電気
変換部（ノード）の構成例を示し、図９、図１０にその
ノード８０１を用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示
す。
システムに応用する場合の各端末に接続される光−電気
変換部（ノード）の構成例を示し、図９、図１０にその
ノード８０１を用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示
す。
【００３５】外部に接続された光ファイバ８００を媒体
として光信号がノード８０１に取り込まれ、分岐部８０
２によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置８０３に入射する。この受信装置８０３により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード８０１から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置８０４を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板８０５（こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る）を通して（更にアイソレータを入れてもよい）出力
光を合流部８０６を介して光伝送路８００に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを２つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。光ＬＡＮシステムのネットワークとして、図９に示
すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノード９０
１〜９０５を接続しネットワーク化された多数の端末及
びセンタ９１１〜９１５を設置することができる。ただ
し、多数のノード９０１〜９０５を接続するためには、
光の減衰を補償するために光増幅器を伝送路９００上に
直列に配することが必要となる。また、各端末９１１〜
９１５にノード９０１〜９０５を２つ接続し伝送路を２
本にすることでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能
となる。また、ネットワークの方式として、図９のＡと
Ｂをつなげたループ型（図１０に示す）やスター型ある
いはそれらを複合した形態等のものでもよい。
として光信号がノード８０１に取り込まれ、分岐部８０
２によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置８０３に入射する。この受信装置８０３により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード８０１から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置８０４を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板８０５（こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る）を通して（更にアイソレータを入れてもよい）出力
光を合流部８０６を介して光伝送路８００に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを２つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。光ＬＡＮシステムのネットワークとして、図９に示
すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノード９０
１〜９０５を接続しネットワーク化された多数の端末及
びセンタ９１１〜９１５を設置することができる。ただ
し、多数のノード９０１〜９０５を接続するためには、
光の減衰を補償するために光増幅器を伝送路９００上に
直列に配することが必要となる。また、各端末９１１〜
９１５にノード９０１〜９０５を２つ接続し伝送路を２
本にすることでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能
となる。また、ネットワークの方式として、図９のＡと
Ｂをつなげたループ型（図１０に示す）やスター型ある
いはそれらを複合した形態等のものでもよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、変
調電流に伴う波長シフトの影響を抑えた偏波変調レーザ
の駆動方法、駆動装置を実現することができた。
調電流に伴う波長シフトの影響を抑えた偏波変調レーザ
の駆動方法、駆動装置を実現することができた。
【００３７】また、より具体的な形態によれば、上記駆
動方法の適用の指針を得る事ができ、上記駆動方法にお
ける最適値を知ることができた。
動方法の適用の指針を得る事ができ、上記駆動方法にお
ける最適値を知ることができた。
【図１】図１は本発明による第１の実施例の駆動方法、
駆動装置を説明するブロック図である。
駆動装置を説明するブロック図である。
【図２】図２は本発明による駆動方法を適用する分布帰
還型半導体レーザの構成を示す共振器方向の断面図であ
る。
還型半導体レーザの構成を示す共振器方向の断面図であ
る。
【図３】図３はＦＳＫ変調された光信号の光スペクトル
を説明する図である。
を説明する図である。
【図４】図４は本発明による第１の実施例の駆動方法を
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
【図５】図５は本発明による第２の実施例の駆動方法、
駆動装置を説明するブロック図である。
駆動装置を説明するブロック図である。
【図６】図６は本発明による第２の実施例の駆動方法を
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
適用する分布帰還型半導体レーザの波長可変特性と偏波
のスイッチの様子を示す図である。
【図７】図７は本発明による光伝送装置を示す図であ
る。
る。
【図８】図８は本発明の半導体光源装置を搭載した光ノ
ードを示す図である。
ードを示す図である。
【図９】図９は本発明を波長分割多重光伝送ネットワー
クに適用したときの説明図である。
クに適用したときの説明図である。
【図１０】図１０は本発明を他の波長分割多重光伝送ネ
ットワークに適用したときの説明図である。
ットワークに適用したときの説明図である。
【図１１】図１１は従来の駆動方法による偏波変調を示
す光スペクトル図である。
す光スペクトル図である。
１０１，５０１ 信号源 １０２，５０２ パワーデバイダ １０３，１０６，５０３，５０６ バイアスＴ １０４，１０７，５０４，５０７ 直流電流源 １０８，５１５ 偏波変調レーザ ２０１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ２０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ２０４ 多重量子井戸活性層 ２０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ２０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２０７ ｐ−ＩｎＧａＡＳコンタクト層 ２０８，５０８ ｐ−電極（主たる変調電流を加える
電極） ２０９，５０９ ｐ−電極（副たる変調電流を加える
電極） ２１０ ｎ−電極 ２１１ 分離溝 ７０１，８０４ 本発明の半導体光源装置 ７０２，８００，９００ 光伝送路 ７０３ 光フィルタ ７０４ 光検出器 ７０５，８０５ 偏光子 ８０１，９０１〜９０６ ノード ８０２ 分岐部 ８０３ 受信器 ８０６ 合流部 ９１１〜９１６ 端末
電極） ２０９，５０９ ｐ−電極（副たる変調電流を加える
電極） ２１０ ｎ−電極 ２１１ 分離溝 ７０１，８０４ 本発明の半導体光源装置 ７０２，８００，９００ 光伝送路 ７０３ 光フィルタ ７０４ 光検出器 ７０５，８０５ 偏光子 ８０１，９０１〜９０６ ノード ８０２ 分岐部 ８０３ 受信器 ８０６ 合流部 ９１１〜９１６ 端末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (9)
- 【請求項１】２つ以上の複数の電極を有する偏波変調半
導体レーザを、偏波面の異なる２つの偏波モード間でス
イッチさせて駆動する半導体レーザの駆動方法であっ
て、前記複数の電極の内の一部の電極に主たる変調信号
電流を注入すると同時に、残りの電極のうちの少なくと
も一部の電極に、該主たる変調信号に対して反転あるい
は非反転の副たる変調電流を注入することを特徴とする
偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項２】前記偏波変調半導体レーザは、ＴＭモード
の光に対する利得がＴＥモードの光に対する利得と近く
なっている活性層を有する分布帰還型半導体レーザであ
ることを特徴とする請求項１記載の偏波変調半導体レー
ザの駆動方法。 - 【請求項３】主たる変調信号を注入する電極の直流バイ
アスＩm下での電流増加に対するレーザ発振波長の変化
率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスＩs下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ／∂Ｉsとが同符号のとき、副たる変調信号
として反転信号を用いることを特徴とする請求項１また
は２記載の偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項４】主たる変調信号を注入する電極の直流バイ
アスＩm下での電流増加に対するレーザ発振波長の変化
率∂λ／∂Ｉmと副たる変調信号を注入する電極の直流
バイアスＩs下での電流増加に対するレーザ発振波長の
変化率∂λ／∂Ｉsとが異符号のとき、副たる変調信号
として非反転信号を用いることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の偏波変調半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項５】主たる変調信号の振幅ΔＩmainと副たる変
調信号の振幅ΔＩsubの間に ΔＩsub＝ΔＩmain×｜∂λ／∂Ｉm｜／｜∂λ／∂Ｉs
｜ なる関係が成立するよう副たる変調信号を調整すること
を特徴とする請求項３または４記載の偏波変調半導体レ
ーザの駆動方法。 - 【請求項６】２つ以上の複数の電極を有する偏波変調半
導体レーザを、偏波面の異なる２つの偏波モード間でス
イッチさせて駆動する半導体レーザの駆動装置であっ
て、前記複数の電極の内の一部の電極に主たる変調信号
電流を注入する手段と、残りの電極のうちの少なくとも
一部の電極に、該主たる変調信号に対して反転あるいは
非反転の副たる変調電流を注入する手段を有することを
特徴とする偏波変調半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項７】変調信号源からの信号をパワーデバイダに
よって２つに分け、１つは直流電流と重畳させて前記複
数の電極の内の一部の電極に注入し、パワーデバイダの
もう１つの出力は、反転させてあるいは非反転のまま別
の直流電流と重畳させて前記残りの電極のうちの少なく
とも一部の電極に注入することを特徴とする請求項６記
載の偏波変調半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項８】光ファイバを通じて光信号を伝送する光通
信方法であって、請求項１乃至５の何れかに記載の偏波
変調半導体レーザの駆動方法によって得た２つの偏波モ
ードの内いずれかを選択的に取り出したものを送信光と
して光ファイバで伝送し、受信側で該送信光を直接検波
することによって受信することを特徴とする光通信方
法。 - 【請求項９】互いに異なる波長の光を出射する複数の半
導体レーザそれぞれを請求項１乃至５の何れかに記載の
偏波変調半導体レーザの駆動方法で駆動し、光ファイバ
中を波長多重伝送させ、受信側で該波長多重された光信
号の中から所望の波長の光のみを波長選択手段で取り出
して受信することを特徴とする光通信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165999A JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165999A JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11346022A true JPH11346022A (ja) | 1999-12-14 |
Family
ID=15823006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10165999A Pending JPH11346022A (ja) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | 偏波変調半導体レーザの駆動方法、駆動装置と光通信方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11346022A (ja) |
-
1998
- 1998-05-29 JP JP10165999A patent/JPH11346022A/ja active Pending
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